自动线分类站系统设计毕业设计.doc

毕业设计说明书

课题名称：自动线分类站系统设计

目录

一、分类站控制系统总体设计 1
1.1系统概况 1
1.2系统工艺流程 1
二、分类站控制系统硬件设计 3
2.1PLC选型 3
2.2 I/O地址定义 4
2.2.1控制面板 5
2.2.2传感器及其接线图 8
2.2.3分类站接线图 14
三、分类站控制部分软件设计 15
四、致谢 16
五、参考文献 17

一、分类站控制系统总体设计
1.1系统概况
该模拟生产线是由独立的六个工作站相互连接而成。它们分别是上料检测站、搬运站、加工检测站、安装站、安装搬运站和分类站。这六个站连接成生产线后可完成工件类别的检测、加工、搬运、安装和分类。
分类站的作用是在接收前站的信息后，把工件分类并推送进库房。
1.2系统工艺流程
本站为第六站（分类站），当第六站收到第五站（安装站）的信号后，第六站通过第五站传递过来的信号，将外圈与内芯颜色的四种搭配分送到各个仓库。工件外圈为白色内芯为白色时，电动机将工件移至（1，n）仓库，推料气缸工作；工件外圈为白色内芯为黑色时，电动机将工件移至（2，n）仓库，推料气缸工作；工件外圈为黑色内芯为白色时，电动机将工件移至（3，n）仓库，推料气缸工作；工件外圈为黑色内芯为黑色时，电动机将工件移至（4，n）仓库，推料气缸工作。每次推料结束，工作站台均要移回原位，然后开始下一轮分类。
此站的工作流程图如图1所示。

图1 分类站工作流程图

二、分类站控制系统硬件设计
2.1PLC选型
本模块的六个工作站都是采用PLC进行控制,而且PLC的型号均为S7-200, S7-200 是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。S7-200系列出色表现在以下几个方面：①极高的可靠性；②极丰富的指令集；③易于掌握；④便捷的操作；⑤丰富的内置集成功能；⑥实时特性；⑦强劲的通讯能力；⑧丰富的扩展模块。S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。S7-200系列PLC可提供4个不同的基本型号的8种CPU供您使用，CPU 221～226各有2种类型CPU，具有不同的电源电压和控制电压。
此次设计采用了CPU226, 该机集成24输入/16输出共40个数字量I/O 点。可连接7个扩展模块，最大扩展至248路数字量I/O 点或35路模拟量I/O 点。13K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可容易地整体拆卸。用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。可完全适应于一些复杂的中小型控制系统，CPU226的外形如图2所示。

图2 CPU226的外形图
2.2 I/O地址定义
在PLC接线及其编程中需要定义I/O地址，这样可以清晰简单的完成一系列所期望的工作台运作。本工作站的I/O地址定义如下。
公共I/O地址定义如表1所示。
表1 公共I/O地址定义
地址
定义
I0.1~I0.7
传感器输入
I1.0
开始
I1.1
复位
I1.2
特殊
I1.3
手/自
I1.4
单/联
I1.5
停止
I1.6
上电
I2.0~I2.5
为通讯口
Q1.2~Q1.7
为通讯口
Q1.2, Q1.3, Q1.4
对应后站的I2.0, I2.1, I2.2
Q1.5
对应前站I2.4
Q1.2
大工件颜色
Q1.3
小工件颜色
Q1.4
废品
Q0.1~Q0.6
PLC动作输入
Q0.7
开始灯
Q1.0
复位灯
Y014
停止灯

分类站I/O地址定义如表2所示。
表2 分类站I/O地址定义
地址
定义
I0.0
横轴到位
I0.1
竖轴到位
I0.2
竖轴限位
I0.3
推出到位
I0.4
缩进到位
Q0.0
横轴脉冲
Q0.1
竖轴脉冲
Q0.2
横轴方向
Q0.3
竖轴方向
Q0.4
推工件

2.2.1控制面板
控制面板有五个按钮开关、二个选择开关和一个急停开关。
1） 按钮
按钮1：开始
按钮2：复位
按钮3：特殊功能按钮
两位旋钮4：自动／手动
两位旋钮5：单站／联网
按钮6：停止／报警
按钮7：上电
按钮8：急停
控制面板电路图如图3所示

图3 控制面板电路图
2）显示灯
绿色显示灯1：开始指示
黄色显示灯：复位指示
红色显示灯：停止指示
绿色显示灯2：上电指示
按钮电路如图4所示

图4 按钮电路
显示灯电路如图5所示

图5 显示灯电路

2.2.2传感器及其接线图
1. 传感器
本站传感器有两种，分别是接近开关和磁性开关。
（1）接近开关
I0.0，I0.1，I0.3接的是接近开关，接近开关的型号为LE4-1K如图6所示。

图6 LE4-1K的外形图
外型尺寸如图7所示。

图7 LE4-1K外型尺寸图
此电感式接近开关接线如图8所示。

图8 电感式接近开关接线图
LE4-1K的参数为：U：10 V ~30 V DC ；
I：≤200mA ；
NPN三线常开 ；
检测距离（Sn）：4mm±4×10%mm ；
静态电流：≤2.5mA ；
检测介质：金属物体 ；
指示灯：动作显示（红色LED） 。
（2）磁性开关
I0.3，I0.4接的磁性开关型号为D-C73

图9 磁性开关接线图
D-C73的参数，如表3所示。
表3 D-C73参数
名称
D—C73
用途
继电器、程序控制器
负载电压
24 V DC
100 V AC
负载电流
5 mA~40 mA
5 mA ~0 mA
泄漏电流
0 mA
内部电压降
≤2.4V
指示灯
接通时发光二极管亮
安装形式
轨道安装
响应时间
≤1.2ms
绝缘电阻
500 V DC时，≥50MΩ
绝缘耐压
1500 V AC，1min不击穿
环境温度
-10 ℃~+60 ℃
保护构造
IEC规格IP67，防浸（JISC0920）以及防油构造
2. 步进电动机驱动器
Q0.0，Q0.2接的是一个步进电机驱动器，步进电动机驱动器的型号是SJ-220M，如图10所示。

图10 SJ-220M的外形图
SJ-200的参数如表4所示。
表4 SJ-200的参数
符 号
说 明
最小
一般（典型）
最大
单 位
Vss
输入电压
16

32
V
Iss
输入电源电流

2
A
Iout
相输出电流
0.4

2.5
A
Iin
逻辑输入电流
5
10
15
mA
Tp
步脉冲持续时间
5

μs
Ts
方向稳定时间
0

ms
Th
方向保持时间
10

μs
Td
开/关时间
20

μs
Fmax
最大运行频率

50
Khz
Famb
环境温度
0

+50
℃
Tstg
存储温度
-40

+125
℃

通过步进电机驱动器来控制步进电机，此电机是控制横轴方向的，其接线原理如图11所示。

图11 步进电动机驱动器I接线原理图
Q0.1，Q0.3接的是一个步进电机驱动器，步进电机驱动器控制电机,它是控制竖轴方向，其接线如图12所示。

图12步进电动机驱动器II接线原理图

3. 气缸
Q0.4输出控制的是电磁换向阀，电磁换向阀控制汽缸，其接线原理如图13所示。

图13控制气缸的接线原理图

2.2.3分类站接线图
分类站PLC端子分布如图14所示。

图14 分类站端子分布图
三、分类站控制部分软件设计

注：（横、原）表示横向原位处的接近开关；（纵、原）表示纵向原位处的接近开关；（纵、限）表示纵向限位处的接近开关。
另：假定横向步进电动机向右驱动为正转；纵向步进电动机向上驱动为正转。

四、致谢
经过一个星期时间的努力，我完成了此次课程设计。本次课程设计课题为“自动线分类站系统设计”，具体任务是对分类站进行控制系统硬件设计和软件设计，且经检测画出输入输出元器件的电路图。在整个设计过程中，对工业模块控制系统、S7-200控制系统有了较深入的认识，对毕业后的工作打下了较坚实的基础。
整个任务完成过程中，工作主要包括以下几项内容：
1. 较好地掌握了S7-200控制系统。
2. 进行了工业模块控制面板的设计。
3. 进行了步进电机驱动控制的设计。
4. 进行了光电传感器、磁感应传感器的选型和电路设计。
5. 对分类站控制部分进行部分软件设计。
由于时间关系，以及个人能力问题，这次设计中肯定存在不少问题，本设计只是针对工作台的接线电路图作了研究学习，未能涉及到PLC的软件程序的深入研究，这是本设计的遗憾之处。
总之，在这次课程设计中，通过王亮老师的指导，我学到了许多有用的知识，并顺利地完成课程设计任务。这个过程使我们的理论知识和动手实能力都有所提高，知道怎样把PLC的书本知识放到实践中，同时也学会怎样将理论和实践相结合。同时，与指导老师的交流合作，使我逐渐的建立起一种工程思想，并且有了一个严谨的工作态度，这将使我们受益终生。

五、参考文献

[1]廖常初.PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社，2005
[2]北京昆仑通态自动化软件科技有限公司.MCGS用户指南
[3]北京：北京昆仑通态自动化软件科技有限公司，2005
[4]蔡红斌.电气与 PLC 控制技术[M].北京：清华大学出版社,2007
[5]范永胜，王岷主编.电气控制与 PLC 应用[M].北京：中国电力出版社,2004
[6]许翏，王淑英.电气控制与 PLC 应用[M].北京：机械工业出版社,2005

1. 基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究
2. 基于单片机的嵌入式Web服务器的研究
3. MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究
4. 基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制
5. 基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究
6. 基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器
7. 单片机控制的二级倒立摆系统的研究
8. 基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现
9. 基于单片机的蓄电池自动监测系统
10. 基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究
11. 基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究
12. 基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发
13. 基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制
14. 基于单片机的自动找平控制系统研究
15. 基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发
16. 基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发
17. 模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现
18. 一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制
19. 基于双单片机冲床数控系统的研究
20. 基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制
21. 基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制
22. 基于单片机的软起动器的研究和设计
23. 基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究
24. 基于单片机的机电产品控制系统开发
25. 基于PIC单片机的智能手机充电器
26. 基于单片机的实时内核设计及其应用研究
27. 基于单片机的远程抄表系统的设计与研究
28. 基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制
29. 基于微型光谱仪的单片机系统
30. 单片机系统软件构件开发的技术研究
31. 基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制
32. 基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制
33. 基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用
34. 基于单片机的光纤光栅解调仪的研制
35. 气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制
36. 基于单片机的数字磁通门传感器
37. 基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究
38. 基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究
39. 单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制
40. 基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪
41. 基于单片机的电机运动控制系统设计
42. Pico专用单片机核的可测性设计研究
43. 基于MCS-51单片机的热量计
44. 基于双单片机的智能遥测微型气象站
45. MCS-51单片机构建机器人的实践研究
46. 基于单片机的轮轨力检测
47. 基于单片机的GPS定位仪的研究与实现
48. 基于单片机的电液伺服控制系统
49. 用于单片机系统的MMC卡文件系统研制
50. 基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究
51. 基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究
52. 单片机控制的后备式方波UPS
53. 提升高职学生单片机应用能力的探究
54. 基于单片机控制的自动低频减载装置研究
55. 基于单片机控制的水下焊接电源的研究
56. 基于单片机的多通道数据采集系统
57. 基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制
58. 基于单片机的红外测油仪的研究
59. 96系列单片机仿真器研究与设计
60. 基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造
61. 基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现
62. 基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制
63. 基于单片机的气体测漏仪的研究
64. 基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器
65. 基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究
66. 基于单片机的膛壁温度报警系统设计
67. 基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计
68. 基于单片机船舶电力推进电机监测系统
69. 基于单片机网络的振动信号的采集系统
70. 基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究
71. 基于单片机的叠图机研究与教学方法实践
72. 基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现
73. 基于AT89S52单片机的通用数据采集系统
74. 基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究
75. 机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统
76. 基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究
77. 基于单片机系统的网络通信研究与应用
78. 基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究
79. 基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究
80. 基于双单片机冲床数控系统的研究与开发
81. 基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究
82. 基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究
83. 基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现
84. 变频调速液压电梯单片机控制器的研究
85. 基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现
86. 基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现
87. 单片机嵌入式以太网防盗报警系统
88. 基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现
89. 单片机监测系统在挤压机上的应用
90. MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用
91. 基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用
92. 单片机在高楼恒压供水系统中的应用
93. 基于ATmega16单片机的流量控制器的开发
94. 基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计
95. 基于MSP430单片机具有数据存储与回放功能的嵌入式电子血压计的设计
96. 基于单片机的氨分解率检测系统的研究与开发
97. 锅炉的单片机控制系统
98. 基于单片机控制的电磁振动式播种控制系统的设计
99. 基于单片机技术的WDR-01型聚氨酯导热系数测试仪的研制
100. 一种RISC结构8位单片机的设计与实现
101. 基于单片机的公寓用电智能管理系统设计
102. 基于单片机的温度测控系统在温室大棚中的设计与实现
103. 基于MSP430单片机的数字化超声电源的研制
104. 基于ADμC841单片机的防爆软起动综合控制器的研究
105. 基于单片机控制的井下低爆综合保护系统的设计
106. 基于单片机的空调器故障诊断系统的设计研究
107. 单片机实现的寻呼机编码器
108. 单片机实现的鲁棒MRACS及其在液压系统中的应用研究
109. 自适应控制的单片机实现方法及基上隅角瓦斯积聚处理中的应用研究
110. 基于单片机的锅炉智能控制器的设计与研究
111. 超精密机床床身隔振的单片机主动控制
112. PIC单片机在空调中的应用
113. 单片机控制力矩加载控制系统的研究
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